设备（系统）可靠性、可维修性、电磁兼容性、安全性设计模板

在当今快速发展的科技时代，电子设备已成为推动社会进步与产业升级的重要力量。从智能手机、平板电脑到大型数据中心、工业自动化系统，各类电子设备无处不在地渗透于我们的日常生活与工作中，极大地提升了生产效率，丰富了娱乐方式，并促进了信息的全球化流通。然而，随着设备功能的日益复杂和集成度的不断提高，其可靠性、可维修性、电磁兼容性以及安全性等问题也日益凸显，成为制约电子设备进一步发展的关键因素。这些特性不仅直接关系到用户体验和满意度，更对产品的市场竞争力、生命周期成本乃至品牌形象有着深远的影响。

可靠性、可维修性

可靠性措施

采用成熟技术

在设计过程中，充分利用**公司丰富的工程经验，尽量采用成熟可靠的技术和电路，以及使用成熟可靠的元器件，注意技术和电路的继承性。

对关键技术（电路、器件）和新技术，进行充分的论证和试验，确保可靠后，方可在设计中采用。

简化设计

在设计过程中，充分进行简化设计以提高产品的可靠性。

如避免采用很少改善性能却会大量增加电路和元器件的方案；

在保证技术性能的前提下，尽量简化电路及结构设计，以减少元器件的品种和数量；

以软件功能来适当取代硬件，尽量用数字电路取代模拟电路，选用集成度高的大规模集成电路；

简化逻辑，尽量压缩电源的品种与数量；

实施集成化，使分立器件、中小规模电路减少到最小程度。

热设计

**设备（系统）作为一电子设备，温度应力是影响其稳定性和可靠性的主要因素之一。因此在产品进行电讯设计与结构设计的同时，精心进行了产品的热设计，以确保产品长期、连续、可靠工作主要包括以下措施：

减少热源，尽量减少高功耗器件的使用；

合理分布热源，避免热应力的集中；

采取适当的通风、散热、冷却措施，特别对大功率器件（或组件）要采取针对性的措施，避免热应力的积蓄。如机柜内部发热量大的单元采用局部强迫风冷，机柜顶部加风扇强迫抽风来散热（详见结构设计部分）；

对热敏感的元器件远离热源。

稳定性设计

**设备（系统）性能不稳定或发生漂移、退化，其原因有三个：一是组成设备（系统）的元器件的参数的实际值与标称值间存在公差：二是环境条件的变化；三是退化和磨损。因此为确保系统稳定性，采取以下措施：

设计电路时根据需要及可能进行稳定性设计、分析，对随温度变化其参数也随之变化且超出允许值的元器件或电路，要进行温度补偿，使电路保持稳定；

放宽对所用元器件性能上的苛刻要求，做到凡属于同型号、同档次的电子元器件，不做任何调整都能使电路正常工作；

电路设计时把需要调整元器件减少到最低限度；

对分机在规定环境条件进行性能稳定性试验，对整机进行加电老炼试验；

进行可更换单元的更换试验。

电气互连要求

设备（系统）设计时，尽量少用接插件、继电器和开关。接插件应尽量实现接点冗余，印制板插头座除设有必要的空余接点外，其余空余接点均应作冗余接点，所有接插件均应带锁紧装置。印制板组件间的互连力求采用印制板连接器的子母板形式。

元器件的选用及使用设计

元器件选用在确保满足技术性能指标的前提下，按选用准则进行选用：

半导体分立器件尽量选用硅半导体器件，避免选用锗半导体器件；

集成电路尽量选用数字电路，器件集成度尽量选用高的，尽量选用密封器件，优先选用双列直插式封装集成电路；

尽量选用标准系列器件，成熟器件，通用器件；

尽量选用无源器件，将有源器件减至最少程度；

尽量少用易失效器件；

尽量选用功耗小的器件；

优先选用经过生产定型或已批生产的产品；

对产品使用的元器件，特别对失效率高的和关键的元器件，进行一定的降额使用，降低元器件的使用失效率；

注意元器件在电路中的合理、正确、可靠使用，注意瞬态电应力防护；

软件可靠性设计

**设备（系统）在可靠性计算时软件的可靠度被视为1，但必须采取有效的措施才能保证软件的可靠性。软件开发过程参照**软件开发规范、**软件开发文档等软件工程化标准，并采取必要的可靠性措施。软件可靠性设计的总要求为：

软件应按工程化要求开发，避免自己分析、自己设计、自己编程、自己测试而后交付的开发形式，设立“设计、检查”双岗制，加强软件检查和测试。软件设计中充分考虑测试问题，提供模块级的测试手段和测试软件；

软件设计应贯彻标准化、模块化，各模块间的接口简便灵活，以提高软件可靠性，以便用户进行模块维护和功能扩展；

软件开发各阶段完成后，应及时组织评审，以确保软件开发进度和质量；

软件设计中采取容错、冗余、健壮性设计、简化设计、余量设计、防错程序设计等软件可靠性设计技术，并制定软件编码规范，对软件编程提出要求和限制。

人机工程设计

开展人机工程设计，达到设备（系统）功能与人员素质的最佳结合，保证整机工作可靠、高效、操作维修安全、方便，人机界面友好。主要做如下考虑：

操作人员状况；

设备、控制、显示器布局；

足够操作、维修空间，安全适用的工具；

适当的环境条件、照明、色彩和造型设计，提高使用者的舒适度和工作效率；

人机界面美观友好，显示整洁直观，数据刷新反应数据变化且无数据滑动，各项控制操作简便快捷、容错性强，联机帮助信息完整实用。

可维修性

系统再可靠，总是难免要出故障，出了故障就会希望能快速、方便地修复，这就要求系统具有较好的维修性。**设备（系统）研制过程贯彻**的要求，确保维修性快速方便、降低对维修人员及技术水平的要求及其他资源的要求、确保维修安全、降低维修保障费用，以缩短平均修复时间，确保系统较高的维修性。

在设计过程中主要采取以下措施，以确保维修性快速方便、降低对维修人员的技术水平的要求、确保维修安全、降低维修保障费用，以确保产品的维修性指标要求。

简化设计

进行功能分析、合理划分功能单元，力求简化系统构成；

最大限度地简化结构件的组装形式和方法；

尽量压缩硬件品种数；

简化维修作业程序，使用手册中有关维修内容做到图文并茂。

可达性设计

确保所有硬件维护、维修、更换可达；

检查口、测试口、日常维护点、易故障组件、故障报警点安排在易接近部位，并有醒目标志；

维修通道畅通，并适宜于人的生理特点；

电气连接设计在易接近部位，紧固件留有足够空间供拆装，需焊接点留有足够空间供烙铁焊接。

互换性

最大限度采用标准件、通用件，压缩品种和规格；

尽量采用成熟的电路和结构件；

尽量设计成使用常规工具、仪器、仪表进行检查和维修；

功能和性能相同的组件实现互换；

提高模块化比例，模块体积、质量确保便于携带、搬运和拆装。

防错设计

对于拆装中关键步骤有防错措施，操作顺序做到合理，适宜人的习惯；

相同结构外形而不同功能或不同性能的模块有防装错装置；

在硬件上有正确的标注。

检测诊断

设计BIT，主要用于全系统自检、故障诊断以及主要工作参数与状态的实时监测、记录，BIT信息由**监测装置（计算机）收集并显示，危险故障有声音报警。

系统的划分使模块易于进行故障检测和隔离；

提高产品的故障检测、定位能力，具有在线监测功能；具有在线故障诊断、定位和报警提示功能；具有离线故障分析、辅助测试功能；

尽量使LRU具有独立可检测功能；

设计时进行深入的故障模式分析，合理设计检测点的数量和布局，检测信号的类型及幅度、检测信号的传输等，确保故障检测率和故障隔离率满足要求；

检测点的选择要保证人机安全和具有良好的电磁兼容性。

电磁兼容性设计

**设备（系统）应具有良好的电磁兼容性能，能适应各种试验对电磁兼容性的需要。为了提高**设备（系统）的电磁兼容性，我们在电气系统设计和安装过程中，还遵循以下原则：

尽量降低驱动电机的额定电压；

驱动回路配线与控制回路配线尽量分开；

所有控制信号线均使用屏蔽双绞线，屏蔽层在驱动控制器侧单点接地；

确保驱动控制与电机本体外壳都有良好的接地；

干扰抑制滤波器安装在尽量靠近驱动控制器的地方；

功率驱动线（高频）要使用屏蔽层为铜线或镀锡的编织屏蔽层的屏线，而钢丝编织线不适合于高频范围使用；

接地和屏蔽层以及其它金属连接必须很好接触；

采用星形接地方式，避免接地构成回路，使地线最短连接到主接地；

电感负载（电磁阀、接触器、电磁铁）的保护电路具有RC元件或类似的设备用以缓冲，吸收开关动作时释放的能量；

将功率驱动控制部分与弱电控制部分通过金属隔层分开。

本系统接地注意事项

系统二次电源输入输出地必须隔离，两种地均与机壳隔离，隔离阻抗均应大于1MΩ；

设备外壳与内部电路应隔离（多点接地系统除外）

控制二次电源开关的信号地为独立的浮地；

设备外壳不应作为直流电源或低频信号的回流通路；

搭接和屏蔽

搭接的基本要求是在两个被连接的物体之间建立一条低电阻的通路，屏蔽的基本要求是被屏蔽物体既不向外电磁辐射信号，也不受外界电磁信号的干扰。应注意以下措施：

每个设备的机箱底板外壳应导电处理；

每个设备的等电位参考点或参考平面应低阻搭接，搭接电阻至少应小于10mΩ；

每个设备的各个盒体之间良好搭接以实现较好的屏蔽效果；

连接器和同轴连接器必须搭接到各自有关的面板上，连接前应将面板表面清洁干净，保证与设备机壳的搭接电阻小于10mΩ；

对易产生辐射的设备或元件要使用适当的金属材料及一定厚度的金属壳实现屏蔽。

电路设计

电路板上信号的走向应按顺序前进，进入和离开电路板的信号不得有逆向通道，信号不要在几板块之间来回走，布线上应使信号线长度减到最小；

元件和逻辑块应按照所属电路分组布置，减小耦合；

在直流电源线和信号线之间应放置具有最大可能宽度的地线，使之相互隔离；

每块电路板输入均应对直流电源去耦；

电路板电源线应每隔12cm处或每隔3~5个组件，采取旁路去耦，接到接地板或母板上；

信号线和它们的回流线应尽可能靠近安排；

在逻辑块中不用的电路管脚应处理不允许空置；

一个逻辑块用于不同的电路时，这些电路应在相同的频率或时钟频率下工作；

电路板上的时钟、震荡器和高电平电路应与低电平或敏感电路隔离，在存在辐射干扰的地方使用静电屏蔽，并且尽量缩短其在电路板上的走线，如晶振应尽量靠近CPU等等，晶振外壳应接地；

电路板上模拟和数字电路相对独立，尽量远离，且有独立地；

电路板上相对独立的功能块四周用地线围起，地线最好成网状分布，尽可能使网格面积接近；

电源线和地线应尽量粗，且在电路板上下两面平行走线；

与电路板内部相联接的高速信号应用屏蔽电缆直接与其他电路相联(如基带信号等)；

不同类型的电路中的导线使用同一连接器时，插针的分配和布置应考虑隔离，至少空2个插针，可充分利用接地的备份插针，以确保隔离；

电源与其他信号线不能在同一个连接器内，以减少耦合。

安全性设计

遵守国家、行业、业主单位安全管理规章和要求，作业许可、资质证件齐全，人员职业、安全防护措施落实到位，现场用电、物品摆放合乎规定。签署安全责任书。

本设备（系统）安全性设计保障措施重点考虑机械类、温度类、电压类及电磁辐射类的安全性工作。

设备（系统）的安全性设计，首要的是要不对人员的安全造成影响。另一方面，设备（系统）从设计一开始，就要进行安全性设计和考虑，确保设备（系统）使用安全。主要通过考虑并采用以往的安全经验、教训以及资料，对整机及各分系统的不安全因素，进行无危险和无隐患的安全性综合设计，选择合理的电讯方案和结构方案，选择可靠的材料及元器件，制定科学的操作程序，在系统寿命周期内尽可能消除系统中的危险，进行安全性设计。

对所有的危险需要提醒的操作方法、使用说明，尤其是安全警告等应有明显的标志。